为什么 STL 文件需要法向量？

Question

STL 是最流行的 3D 打印 3D 模型文件格式。它记录构成 3D 形状的三角形表面。

我阅读了 STL 文件格式的规范。这是一种相当简单的格式。每个三角形由12个浮点数表示。前 3 个定义法向量，接下来的 9 个定义三个顶点。但这里有一个问题。三个顶点足以定义一个三角形。法向量可以通过两个向量（每个向量从一个顶点指向另一个顶点）的叉积来计算。

我知道法线向量在渲染中很有用，并且通过包含法线向量，程序不必在每次加载相同模型时都计算法线向量。但我想知道如果创建软件故意包含错误的法向量会发生什么？渲染软件会产生错误的结果吗？

另一方面，三个顶点说明了三角形的一切。包含法线向量将导致信息中存在逻辑冲突，并使文件大小增加 33%。如果需要，可以通过渲染软件在合理的时间内计算法向量。那么为什么格式应该包含它呢？该格式于 1987 年创建，用于立体光刻 3D 打印。当时计算法向量对于计算机来说成本很高吗？

我在一个帖子中读到，Autodesk Meshmixer 会根据顶点忽略法线向量和图形三角形。提供错误的法线向量似乎不会改变结果。 为什么立体光刻 (.STL) 文件要求每个三角形都有一个法向量？

Answer 1

至少在使用 Cura 对模型进行切片时，表面法线的方向可以产生影响。我经常遇到 STL 文件，这些文件在任何查看器中渲染为实体对象时看起来都只是找到，但由于某些面的表面法线方向错误，切片器“认为”应该为空的区域（通常是凹面）是内部的一部分，切片器创建一个“顶层”，覆盖凹面区域的细节。（这是从 Meshmixer 文件导出的 STL，该文件是从某些 SketchUp 源导入的）。

FWIW， Meshmixer有一个 FlipSurfaceNormals 工具来帮助处理这个问题。